كيفية حساب رقم التنسيق

تشكل أنواع معينة من الذرات هياكل متكررة منتظمة ثلاثية الأبعاد عندما ترتبط بعناصر أخرى. تسمى هذه الأنماط المتكررة المشابك البلورية ، وهي مميزة للمواد الصلبة الأيونية ، أو المركبات التي تحتوي على روابط أيونية ، مثل ملح الطعام (أكثر بكثير أدناه).

تحتوي هذه البلورات على أقسام صغيرة متكررة تتفاخر الايونات الموجبة، أو الذرات موجبة الشحنة ، في مركزها. ترتبط هذه الذرة المركزية هندسيًا بعدد معين من الأنيونات عبر واحد من عدد من الأنماط المألوفة. يمكن تصور كل أنيون بدوره على أنه يجلس في مركز وحدة التكرار الخاصة به ويرتبط بـ a عدد معين من الكاتيونات ، والتي قد تكون نفس العدد أو عددًا مختلفًا كما هو الحال في الكاتيون في المركز مثال.
هذا الرقم يسمى رقم التنسيق أو الترابط، ينطبق على الأيونات بدلاً من الذرات "الأصلية" ويحدد الشكل ثلاثي الأبعاد الأكبر للمادة الصلبة بطرق يمكن التنبؤ بها تتعلق بالعمارة الذرية الأساسية. كما أنه يحدد اللون بسبب المسافات المحددة والفريدة بين الإلكترونات والمكونات الأخرى للشبكة البلورية.

إذا كان لديك وصول إلى نماذج ثلاثية الأبعاد لأنماط الشبكة البلورية الشائعة ، فيمكنك فحص أحدها بصريًا "الوحدة" من منظور كل من الأنيون والكاتيون ومعرفة عدد "الأسلحة" التي تصل إلى أيون المقابل الشحنة. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، سيتعين عليك الاعتماد على مجموعة من الأبحاث عبر الإنترنت واستخدام الصيغ الجزيئية.

مثال: صيغة المركب الأيوني كلوريد الصوديوم، أو ملح الطعام ، هو كلوريد الصوديوم. هذا يعني أن كل كاتيون يجب أن يكون له أنيون واحد مرتبط به ؛ في لغة ligancy ، وهذا يعني أن الكاتيون Na⁺ وأنيون Cl⁻ لديك نفس رقم التنسيق.

عند الفحص ، يظهر هيكل كلوريد الصوديوم كل Na⁺ أيون وجود Cl⁻ الجار من الأعلى والأسفل ، إلى اليسار وإلى اليمين ، وإلى الأمام والخلف. نفس الشيء صحيح من Cl⁻ إنطباع. رقم التنسيق لكلا الأيونات هو 6.

تقدم الكاتيونات والأنيونات نسبة جزيئية 1: 1 في البلورة ، مما يعني أن لديهم نفس رقم التنسيق ، لكن هذا لا يعني أن الرقم ثابت عند 6. الرقم 6 هو رقم مناسب في الفضاء ثلاثي الأبعاد بسبب التناظر لأعلى لأسفل - لليمين - لليسار - للأمام - للخلف. ولكن ماذا لو كانت هذه "الروابط" موجهة قطريًا ، كما لو كانت تشير بعيدًا عن مركز المكعب إلى جميع أركانه؟

في الواقع ، هذه هي الطريقة التي يتم بها ترتيب شبكة كلوريد السيزيوم أو CsCl. يحتوي السيزيوم والصوديوم على نفس عدد إلكترونات التكافؤ ، لذلك نظريًا قد يظهر كل من NaCl و CsCl بلورات متشابهة. ومع ذلك ، فإن أيون السيزيوم أكبر بكثير من أيون الصوديوم ، ولأنه يشغل مساحة أكبر ، فإنه يتلاءم بشكل أفضل مع رقم تنسيق 8. الآن ، تم العثور على الأيونات المجاورة بحتة على طول الأقطار ؛ فهي أبعد مما كانت عليه في كلوريد الصوديوم ، ولكنها أيضًا أكثر عددًا.

نظرًا لوجود السيزيوم والكلور بنسبة 1: 1 في هذا المركب ، فإن رقم التنسيق لأيون الكلوريد في هذه الحالة هو 8.

أكسيد التيتانيوم (TiO₂) مثال على بنية بلورية تحتوي على الأنيونات والكاتيونات بنسبة 2: 1. إذن ، الوحدة الأساسية للشبكة هي رباعي السطوح: كل Ti⁴⁺ الكاتيون وسط ستة O^2-الأيونات ، بينما كل O^2-يحتوي أيون على ثلاثة Ti فوري⁴⁺ الجيران.

رقم التنسيق لـ Ti⁴⁺ هو 6 ، في حين أن O^2-أيون 3. هذا منطقي كيميائيًا منذ الصيغة TiO₂ يعني وجود ضعف عدد أيونات الأكسجين في هذا المركب مثل أيونات التيتانيوم.